塘坝生态护坡工程之必要性

□郑 洁（信阳市水利勘测设计院）

人类利用塘坝拦水蓄水进行灌溉、饮用、养鱼、种植水生植物和净化水质已有上千年的历史了。在岗岭地带的水稻耕作区，塘坝的作用更是不可小觑。河南省信阳市是一个水稻主产区，现有的56.67万hm2耕地中有44.67万hm2为水稻区。其中水库灌区占全市水稻灌溉面积的50%，其余50%的水稻区主要依靠塘坝灌溉。由此可以看出塘坝在信阳粮食生产中的作用。

据最新统计，信阳市现有各类塘坝11.68万处，总容积达8.35亿m3。单个塘坝的容量一般在0.10～10万m3之间，分布极广，密度很大。这些塘坝大都是依当地地形而建，有村口塘、绕村塘，还有一些田头塘、坡脚塘，形状千姿百态。正如老百姓讲的“大冲一小库，小冲一大塘”。塘坝由挡水建筑物、泄水建筑物和放水建筑物等组成，就信阳地区而言，塘深一般在1～4m之间。塘的形成有的是天然形成的，有的是人工改造形成的，塘的内边坡多是土质边坡，坡比一般介于1：1.50～1：3.00之间。

1 生态护坡的意义

如今，人与自然和谐相处作为一种科学的理念，成为指导水利工作的中心思想。为了改变混凝土护坡对河道生态环境的破坏，提出了生态修复理论及建设生态型护坡。

1.1 改善水质及水体的自净能力

传统的护岸，破坏了水体——土壤——生物之间的物质和能量循环体系，不利于具有净水功能的水生生物的生长，削弱了水体的自净能力。生态护坡所采用的植被以及新型材料加强了护坡的透水性和透气性，在一定程度上保持了水体——土壤——生物之间的物质和能量循环，保护了水体的自净能力。

1.2 调节水温变化，维持水生生态系统的平衡

传统护坡增强了对光照的吸收，导致水体温度变化过大，不利于维持水中生态平衡。水温的变化过大，不利于对温度敏感物种的生存，从而会影响相关的食物链，导致塘坝生态系统失衡。而生态护坡引入植被、灌木等，在调节光照吸收和防止水温变化过大方面起到了一定的作用，因此，从这个层面上说，生态护坡在一定程度上改善了水生生态系统的平衡。

1.3 保护塘坝的生态多样性

生态护坡的透水性有利于维持塘坝水体的原有生态环境，同时也为各种生物的生长、昆虫和鸟类的栖息、鱼类的繁殖提供有利的水边环境，保护塘坝的生物多样性。

1.4 恢复护坡的绿色景观

传统护坡均为水泥石料修葺，使塘坝失去了原有的生机,而增加了绿色元素的生态护坡，恢复了护坡的原有景观，满足了现代人回归自然的追求。生态型护坡在满足传统型护坡功能的基础上，不单纯局限于新型环保材料或技术的应用，同样重视发掘传统人工材料和技术的生态功能以及改进传统的护坡方法，在设计和施工中更多地顾及环境和生物的需求，力争维持、改善原有生态环境。

生态型塘坝护坡建设，是水利建设发展到一种相对比较高级形态的必然结果。水利建设发展历来是与农业生产发展密不可分，并为之服务。在不同的发展阶段，水利从单纯为农业特别是粮棉生产服务的温饱型农田水利，发展到为农村经济全面发展服务的“小康型”农村水利，又发展到综合型的农村水利。每个发展阶段对水利建设的目标和方式都是不一样的。20世纪80年代以前，我国注重的是水利工程建设，而很少考虑水利工程与自然的协调。改革开放以来，我国塘坝建设有了新的发展，但随之而来又出现了一个新的问题，追求豪华洋派，硬质工程比比皆是。投资规模日益庞大，塘坝出现了新的“硬伤”。于是，生态型塘坝建设成为社会关注的新问题。21世纪初我国提出了水利要从工程水利向资源水利转变，从传统水利向现代水利转变，资源型水利的塘坝，应当是生态的。生态型塘坝建设更多的强调水土保持生态建设的重要性，水质不恶化。生态型塘坝建设，是现代社会人类期望回归自然、渴求人与自然和谐相处的迫切要求。坑塘岸坡高度一般在2~4m之间属低矮岸坡，如采用生态护岸投资将更节省。如果整个信阳市的坑塘改造项目均采用生态护岸,其经济、生态、社会效益将是十分巨大的。

2 当前塘坝改造的现状

这些年为坚守全国总耕地面积不少于1.20 hm2红线，确保粮食安全、国家稳定，国家各部门为增产粮食均安排了一些农业项目（如：农业综合开发、小农水重点项目、千亿斤粮食基地项目、土地综合整治项目等），这些项目无不涉及到坑塘改造，项目总投资在数十亿元以上。这些改造的内容主要是建新塘或是对已有老塘坝进行清淤改建、边坡护岸、进出水口改造等。但以往在坑塘边坡护岸上的新建或改建上，大多是采用硬体材料护坡（也叫工程护坡），其存在的缺陷显而易见。一是硬体材料边坡（如浆砌石边坡、预制或现浇混凝土护坡等）的缺陷：全部采用的是生产过程中高污染、高能源消耗材料；其设置的温度缝、沉陷缝成了易损部位；还须设置施工排水系统。施工周期长，还需要必要的施工条件和较大的施工场地。二是硬体材料挡土墙（如浆砌石挡土墙、钢筋混凝土挡土墙）缺陷：需要基础结构，增加工程造价和施工难度；需要大量模板、脚手架；造价高等。三是硬体材料边坡对生态构成直接影响：这些边坡及挡土墙的使用破坏了塘坝的生态平衡，减少甚至取消了生物最佳栖息位置，降低了生物的多样性，降低了水体的自我净化能力；同时这些边坡及挡土墙不能绿化；破坏周围自然环境，增加了温室效应；在有些发达地区已被列为限制使用的技术。四是目前我国的特点是农村外出打工的人数非常多，家中多半是留守的老人和儿童，工程护坡易造成儿童溺水事故，同时牲畜饮水也不便。五是过程护坡易造成较大的风浪爬高，不利于坝体安全。

3 塘坝生态护坡的主要形式

塘坝生态护坡最重要的特征就是天然属性，应该尽量选择天然组合材料。天然材料产生于自然、耐久性好，即使发生化学反应也是很漫长的过程，而人工合成材料却难以做到这一点，天然材料的另一特性就是容易在塘坝中形成新的自然平衡，较快恢复美丽乡村的天然景观。目前，塘坝生态护坡的形式主要有：植被护坡、三维土工植被网护坡、植被型生态混凝土护坡和水泥生态植基护坡。

3.1 植被护坡

发达的根系固土植物在水土保持方面有着得天独厚的效果，采用发达根系植物进行护坡固土，能达到固土保沙，防止水土流失，又可以满足生态环境的需求。但是这种类型的护坡形式也存在着问题。比如：护坡容易被冲刷形成深沟，相对来说护坡的效果不明显，植被易于加大降水入渗，优化地下水的补给环境及促进边坡深层水岩化学作用，危及边坡稳定；其有限的蒸腾作用并不能遏制暴雨或连续降雨期间斜坡地下水位短时间内的大幅抬升，不能显著改善边坡的稳定状况以防护深层滑坡；同时由于在植被恢复的初期，草本对边坡的适应性，往往优于乔灌木，因而采用单一或者混合草种的情况多于采用乔灌木。其结果往往是前期效果不错，但植被系统相当脆弱，容易遭受破坏；再者栽植草本植物时，过多地引进国外草种，对于乡土草种的选择利用与开发注意不够，可能会引发新的生态问题，如物种入侵、生物多样性损失等。

3.2 三维土工植被网护坡

这种护坡方式主要利用活性植物并结合土工合成材料，在坡面构建一个具有自身生长能力的防护系统，通过植物的生长对边坡进行加固的一门新技术。三维土工网是一种类似于丝瓜瓤状的植草土工网，以加入炭黑的尼龙丝加工制成，丝与丝的交叉点熔合粘接，相互缠绕，质地蓬松，孔隙率在90%以上，在其空隙中可填加土料和草种。植草穿过网垫生长后，其根系深入土中，植物、网垫、根系与土合为一体，形成牢固密贴于坡面的表皮，可有效地防止坡面被暴雨径流或水流冲刷破坏。

3.3 植被型生态混凝土护坡

这种类型的生态护坡形式采用多孔混凝土、保水材料、缓解肥料和表层土组成，是植被型生态混凝土的骨架，具有较高的透气性，同时保持了被保护土与空气间湿、热的对流。该种护坡类型能较好地抗冲刷能力，在最表面的覆草具有缓冲的性能，这种护坡受水位剧降的影响比较小，在季节性的寒冷地区，有利于排除和降低保护土内含水量，减少冻害破坏。

3.4 水泥生态植基护坡

采用固体、液体和气体三相组成具有一定强度的多孔性材料。固土物质包括适合于植被生长的土壤、肥料、有机质和由低碱性的水泥、河沙组成的胶结材料等。在植基土体物质之间，由稻草秸秆等多孔材料组成间隙，以方便植物提供充足的水分和空气。

4 解决生态环境问题的紧迫性

生态环境的破坏带给人类的是资源减少，能源枯竭；气候反常，沙漠化加快，人类生存环境恶化；植被减少，水土流失，暴雨频发，洪水泛滥，吞噬城市；大气污染，酸雨过多，大气臭氧层遭破坏，废弃物造成的化学公害，水质严重破坏，热带雨林日趋减少；温室效应的逐渐加剧使人类濒临灭顶之灾［温室气体包括二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O）、氢氟碳化物（HFCS）、全氟化碳（PFCS）、六氟化硫（SF6）］。

全球变暖已成为世人共识的不争事实，气候专家预测：“在10年或更短的时间，全球气候变暖将逼近危险的临界点”。进入21世纪以来，能源节约和生态环境建设已成为全球瞩目的两大课题，人类回归自然已是大势所趋，但是，我国经济的快速增长导致了对资源的掠夺性开采和对环境的严重破坏，成为我国经济可持续发展的主要障碍，同时也伴随着巨大的潜在危机……前任联合国环境规划署署长莫里斯·斯特朗指出，中国目前是世界经济发展速度最快的国家，尽管中国经济前景乐观，政府需要大力解决环境污染问题……

国家职能部门也强烈意识到“生态成本”将成为影响中国经济社会发展的重要问题，如果以绿色GDP来衡量我国经济，则是负增长。由此可见，生态环保建设在国家经济持续发展过程中的重要性。

党的十八大报告专题论述了“生态文明”建设，提出了“着力推进绿色发展、循环发展、低碳发展”的新要求。胡锦涛同志在十八大报告中指出，“建设生态文明，是关系人民福祉、关乎民族未来的长远大计”、“我们一定要更加自觉地珍爱自然，更加积极地保护生态，努力走向社会主义生态文明新时代”。习近平总书记指出，建设生态文明，关系人民福祉，关乎民族未来。生态环境保护是功在当代、利在千秋的事业。要清醒认识保护生态环境、治理环境污染的紧迫性和艰巨性，清醒认识加强生态文明建设的重要性和必要性，以对人民群众、对子孙后代高度负责的态度和责任，真正下决心把环境污染治理好、把生态环境建设好。

这些重要论断，深刻阐释了推进生态文明建设的重大意义，表明了我们党加强生态文明建设的坚定意志和坚强决心。